قانون ویمان-فرانز

قانون ويدمان-فرانز هو علاقة في الفيزياء تربط بين التوصيل الكهربائي للمعدن والتوصيل الحراري له. ينص على أن نسبة التوصيل الكهربائي إلى التوصيل الحراري للمعدن تكون متناسبة مع درجة الحرارة وتكون مساوية لثابت يعرف باسم عدد لورنز. سمي قانون ويدمان-فرانز على اسم الفيزيائيين الألمان جورج ويدمان وروبرت فرانز، اللذين اقترحاه لأول مرة في منتصف القرن التاسع عشر.

اشتقاق قانون ويدمان-فرانز:

يمكن التعبير عن قانون ويدمان-فرانز رياضياً كالتالي:

σ/κ = L T

حيث:

σ – التوصيل الكهربائي للمعدن

κ – التوصيل الحراري للمعدن

L – عدد لورنز

T – درجة حرارة المعدن

يعتمد قانون ويدمان-فرانز على فكرة أن نقل الحرارة والكهرباء في المعدن يتعلق بحركة الإلكترونات في المعدن. وفقاً للقانون، فإن نسبة التوصيل الكهربائي إلى التوصيل الحراري للمعدن هي مقياس لفعالية نقل الحرارة بواسطة الإلكترونات في المعدن.

يُستخدم قانون ويدمان-فرانز للتنبؤ بالتوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي للمعادن عند درجات حرارة مختلفة. كما أنه مفيد لفهم سلوك المعادن في الأجهزة الإلكترونية، حيث تعتبر كل من التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري عوامل مهمة. يعتبر القانون تقريباً جيداً لمعظم المعادن عند درجات الحرارة المنخفضة، ولكنه قد ينهار عند درجات الحرارة العالية أو في وجود تفاعلات إلكترون-فونون قوية.

قيود قانون ويدمان-فرانز:

• تختلف قيمة L حسب المادة.

• لا ينطبق هذا القانون على درجات الحرارة المتوسطة.

• في المعادن النقية، يرتفع كل من σ و κ مع انخفاض درجة الحرارة.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق الرجاء التواصل لإزالته.